Funktion
Ablesen der Zeit
Bei Sonnenschein lassen sich an der KEPLERUHR die Wahre Ortszeit (WOZ), die Mitteleuropäische Zeit (MEZ) bzw. Sommerzeit (MESZ) sowie das aktuelle Tierkreiszeichen ablesen. Dazu sind zwei Varianten zu unterscheiden.
Schattengang oder Spiegelgang?
- Schattengang: Der Nodus (die Kugel an der Spitze des Gnomon) wirft seinen Schatten auf die sonnenbeschienene Wand.
- Spiegelgang am Morgen und Abend: Zwei Spiegel am Nodus werfen die Sonne auf die Wand, auch wenn die Wand selbst noch im Schatten liegt. Das ist vor allem in den Sommermonaten der Fall, wenn die Sonne am Morgen und am Abend in nördlicher Richtung steht.
Für beide Varianten gelten unterschiedliche Linien auf der Wand. Die Farben tragen Bedeutung:
- Grün: volle Stunden WOZ (Schattengang)
- Schwarz, dünn: halbe Stunden
- Rot: Tageslinien beim Wechsel der Tierkreiszeichen
- Hellgrün: Analemma (Achterschleife), Zeitgleichung
- Hellelfenbein: Morgen-Stundenlinien (Spiegelgang)
- Pastellblau: Abend-Stundenlinien (Spiegelgang)
- Gelb: Ziffern für die Sommerzeit MESZ
Ablesen nach dem Schattengang
Auf welcher Stundenlinie liegt der Kugelschatten?
Grüne Linien zeigen die vollen Stunden, dünne schwarze Linien die halben. Das ergibt die aktuelle WOZ.
hier: WOZ ist 15:00 Uhr
Achtung: Wegen der Sommerzeit (Beispiel etwa 10. Mai) ist es nach MESZ schon etwa 16 Uhr.
Wie groß ist die Abweichung laut Analemma für das aktuelle Datum?
Die hellgrüne Achterschleife (A) an der 11-Uhr-Linie zeigt, um wie viel die MEZ von der WOZ abweicht:
MEZ = WOZ − Analemma-Abweichung
hier: Abweichung −1 min → MEZ ist 15:01 Uhr, MESZ ist 16:01 Uhr
Liegt die Analemma rechts neben der 11-Uhr-Linie, ist die Abweichung positiv: Die MEZ geht der WOZ nach. Die Abweichung ist nach der Lage zwischen den Linien zu schätzen; zwischen grüner und schwarzer Stundenlinie liegen 30 min.
Die Analemma wird oben beginnend am 21.12. in Pfeilrichtung gegen den Uhrzeigersinn durchlaufen, mit einer Überschneidung etwa um den 18.4., dann über die unterste Position am 21.6. wieder zurück.
Ablesen nach dem Spiegelgang
Auf welcher Stundenlinie liegt die Spiegelung?
Pastellblaue Linien gelten für den Nachmittag, hellelfenbeinfarbene für den Vormittag, schwarze für die halben Stunden. Das ergibt die aktuelle WOZ.
hier: WOZ ist 15:00 Uhr
Wie groß ist die Abweichung laut Analemma?
Weiter wie bei Schritt 2 des Schattengangs.
WOZ, MOZ, MEZ, MESZ: welche Zeit?
Die gebräuchlichsten Zeitangaben im Zusammenhang mit Sonnenuhren in unseren Breiten:
- WOZ – Wahre Ortszeit
- Zeit am Ort nach dem Sonnenstand: WOZ 12 Uhr = Sonne genau im Süden
- MOZ – Mittlere Ortszeit
- über das Jahr gemittelte WOZ, also gleichmäßige Zeit
- MEZ – Mitteleurop. Zeit
- genormte Zeit für Mitteleuropa: MOZ am 15. Längengrad (z. B. Gmünd/NÖ)
- MESZ – Sommerzeit
- MEZ + 1 h
- UTC
- genormte Weltzeit
Die Abweichungen zwischen WOZ, MOZ und MEZ ergeben sich so:
- ZG – Zeitgleichung: gleicht die ungleichmäßige scheinbare Bewegung der Sonne aus, bis etwa ±15 min im Jahr: MOZ = WOZ − ZG
- ZD – Zeitdifferenz: Abstand des Ortes zum 15. Längengrad; Grieskirchen gegenüber Gmünd/NÖ: 4 min 40 s: MEZ = MOZ + ZD
MEZ = WOZ − ZG + ZD
Beispiel: Am 1. April zeigt eine Sonnenuhr in Grieskirchen WOZ 12:00:00. ZG für den 1. April: −3:50 min, ZD für Grieskirchen: +4:40 min.
MEZ = 12:00:00 + 00:03:50 + 00:04:40 = 12:08:30 Uhr
Warum die Sonne nicht pünktlich ist oder die Uhrzeit nicht natürlich: die Zeitgleichung
WOZ 12:00 Uhr ist dann, wenn die Sonne genau aus Süden scheint. Die Zeit zwischen zwei Mittagen ist ein wahrer Sonnentag. Vergleicht man ihn mit einer gleichmäßig gehenden Uhr (mittlere Sonnenzeit), summiert sich über das Jahr eine Abweichung von bis zu etwa ±15 min auf. Diese Abweichung heißt Zeitgleichung. Zwei Effekte verursachen sie:
- Die Erdumlaufbahn ist eine Ellipse (einmal im Jahr, etwa ±10 min). Nach dem 2. Keplerschen Gesetz läuft die Erde im sonnennächsten Punkt (Perihel, etwa 3. Jänner) schneller, im sonnenfernsten Punkt (Aphel, etwa 5. Juli) langsamer. Erdumlaufbahn = Ellipse → Sonnentage ungleich lang.
- Die Erdachse ist um 23,44° gegen die Bahnebene geneigt (zweimal im Jahr, etwa ±7,5 min). Zu den Tagundnachtgleichen und Sonnenwenden wirkt sich die Erddrehung unterschiedlich stark auf den scheinbaren Lauf der Sonne aus.
An der KEPLERUHR ist die Zeitgleichung als hellgrüne Achterschleife, die Analemma, an der 11-Uhr-Linie (MEZ) aufgetragen. Hier wird Keplers Entdeckung der Ellipsenbahnen an der Wand sichtbar.
Tierkreiszeichen: ein Kalender an der Wand
Die roten Tageslinien zeigen die Bahn des Schattens an den Tagen, an denen die Sonne in ein neues Tierkreiszeichen wechselt. Liegt der Kugelschatten zwischen zwei roten Linien, lässt sich daran die Jahreszeit ablesen. Die Tierkreiszeichen sind hier ein Kalender, keine Astrologie.
Vor etwa 2.500 Jahren wurde der Kreis der scheinbaren Sonnenbahn (Ekliptik) in 12 gleiche Teile zu je 30° geteilt und nach den dahinterliegenden Sternbildern benannt. Der Frühlingsbeginn lag damals im Widder, daher heißt der Frühlingspunkt bis heute Widderpunkt. Durch die Präzession der Erdachse (Periode etwa 25.700 Jahre) liegt er heute, bezogen auf den Fixsternhimmel, im Sternbild Fische. Der Tierkreis an der Wand ist auf Kalendertage bezogen (tropischer Tierkreis).
Das Ziffernblatt
Je nach Größe einer Sonnenuhr liegt die Zeitauflösung bei etwa 30 min (kleine Sonnenuhren) bis hinunter zu etwa 1 min bei der Größe der KEPLERUHR. Am Punkt der Wand, der dem Nodus am nächsten liegt, überstreicht der Schatten in 1 min eine Strecke von 13 mm.
Eine Grenze der Genauigkeit ist der unscharfe Rand des Kugelschattens, der sich aus dem Durchmesser der Sonnenscheibe ergibt: In 32 m Entfernung vom Nodus ist der Halbschatten bereits halb so breit wie die Kugel (300 mm).
Das Ziffernblatt wurde mit dem Programm SONNE32 von Helmut Sonderegger berechnet und geprüft; die Spiegelgänge wurden eigens neu berechnet. Mehr zur Kalibrierung.
Keine Sonne?
Die KEPLERUHR zeigt die Zeit nur bei Sonnenschein. Zeitraffer der Schatten- und Spiegelgänge gibt es im YouTube-Kanal @kepleruhr, darunter auch „KEPLERUHR Singen – mit Ton!“: Bei bestimmtem Wind gibt der Schlitz im Nodus Töne von sich.
Führungen bei der Uhr finden unabhängig von der Witterung statt. Führung anfragen.